Exercício 4: Gancho Telescópico

Neste exercício, você modelará um climber telescópico. Este mecanismo apresenta blocos de rolamento para telescópio WCP GreyT e placas de montagem para a gearbox planetária REV MAXPlanetary. Preste bastante atenção aos sketches do gancho e da gearbox durante a modelagem.

Atenção

A partir deste ponto, os comprimentos específicos de eixos e offsets de correias podem não ser informados explicitamente; você deve analisar quais componentes serão instalados nos eixos ao definir essas medidas. Não há problema algum em voltar e ajustar esses comprimentos mais tarde, se necessário. Quando você for criar seus próprios mecanismos na temporada real, não haverá um guia passo a passo! Estes exercícios reduzem gradualmente o nível de tutela para preparar você para a build season. Se tiver dúvidas ou travar em alguma etapa, consulte o documento de soluções ou peça ajuda a um mentor!

Aproveitando Componentes COTS

O uso de componentes COTS (comerciais de prateleira) é fundamental durante uma temporada de construção com prazo restrito. Mesmo que sua equipe tenha a capacidade de fabricar todas as peças, recorrer a peças COTS permite direcionar o tempo para tarefas mais estratégicas — como refinar o projeto de mecanismos críticos ou realizar testes de campo. Isso garante que o esforço seja aplicado onde ele gera maior impacto, em vez de “reinventar a roda” em peças que já estão prontas no mercado.

Componentes COTS do Exercício 4

Os blocos de rolamento para telescópio possuem geometrias complexas cuja usinagem seria difícil e demandaria muito tempo para a maioria das equipes. A gearbox REV MAXPlanetary é uma forma rápida e confiável de obter grandes reduções sem a necessidade de projetar uma caixa de engrenagens personalizada do zero. (Créditos das fotos: WCP, REV)

Crush Blocks (Blocos Anti-Esmagamento)

Crush blocks impressos em 3D podem ser usados para reforçar tubos de parede fina em montagens onde parafusos atravessam o tubo de lado a lado sem o apoio de uma chapa externa. Como a força de retenção dos parafusos vem do aperto por compressão (clamping force), sem suporte interno as paredes finas do tubo podem colapsar antes que o torque ideal do parafuso seja atingido. Crush blocks distribuem essa carga de aperto, permitindo o aperto completo enquanto preservam a integridade estrutural do tubo.

Como alternativa, uma “crush plate” (chapa de apoio) externa também pode ser utilizada para distribuir a pressão dos fixadores e atingir efeito semelhante ao de um crush block.

Exemplo de crush block interno (esquerda) e crush plate externa (direita)

Instruções do Part Studio

Navegue até a aba “Exercise #4 Part Studio” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para concluir o part studio deste exercício.

Part Studio finalizado.

Comece criando o sketch do perfil lateral dos tubos do telescópio no plano Right.

Use duas extrusões para criar os corpos sólidos dos tubos. Em seguida, use o Featurescript Tube Converter (ou o comando Shell) para converter os corpos sólidos em dois tubos de parede fina sem padrão de furos.

Adicione os furos para os blocos de rolamento WCP nos tubos interno e externo. As cotas são baseadas na documentação da WCP.

Modele o crush block no topo do tubo interno. Certifique-se de prever tolerâncias de impressão 3D, deixando uma pequena folga para o crush block deslizar dentro do tubo. Você adicionará os furos que atravessam o crush block após modelar o gancho.

Desenhe o sketch do gancho (hook). Preste atenção às relações geométricas no documento de soluções.

Faça a extrusão do gancho e, em seguida, extrude os furos de montagem para cortar o tubo e o crush block. Adicione também o espaçador do gancho.

Modele o espaçador impresso em 3D do gancho. Com o sketch imprinting ativado, só precisamos desenhar a linha divisória de onde o bloco impresso em 3D começa. Não é necessário usar o recurso Use para copiar o contorno do gancho no sketch.

Esboce a placa de montagem da gearbox na face externa do tubo. Deve haver um pequeno vão de 0,01” entre os espaçadores de aperto de 3/8” e o tubo para garantir que a gearbox seja montada e fixada firmemente por pressão. O círculo de construção de 13,75 mm representa o carretel rounded hex (spool). Um furo será posicionado sobre o ponto no lado esquerdo da placa.

Esboce a corda de descida criando uma linha tangente ao carretel rounded hex. Observe que usaremos essa linha para criar uma varredura (sweep) da corda; portanto, essa linha não pode ser de construção.

Faça a extrusão da placa. Esta placa não receberá alívio (pocketing) para que a superfície comprimida contra o tubo distribua a pressão de fixação uniformemente. Opcionalmente, você poderia aliviar parcialmente deixando 1/16” de espessura de material no lado apoiado contra o tubo.

Adicione um furo com rosca 10-32 para o parafuso rosqueado diretamente na chapa da gearbox e, em seguida, espelhe a placa para o outro lado.

Modele o espaçador da gearbox e o eixo.

Use o mate connector na ponta da linha da corda para criar um sketch de um círculo de 3 mm alinhado ao centro do eixo.

Faça a varredura (sweep) do círculo ao longo da linha vertical da gearbox para gerar o modelo 3D da corda.

Finalize o part studio nomeando suas features e agrupando-as em pastas. Atribua também os materiais de acordo com o modelo de referência.

Part Studio finalizado.

Comece criando o sketch do perfil lateral dos tubos do telescópio no plano Right.

Use duas extrusões para criar os corpos sólidos dos tubos. Em seguida, use o Featurescript Tube Converter (ou o comando Shell) para converter os corpos sólidos em dois tubos de parede fina sem padrão de furos.

Adicione os furos para os blocos de rolamento WCP nos tubos interno e externo. As cotas são baseadas na documentação da WCP.

Modele o crush block no topo do tubo interno. Certifique-se de prever tolerâncias de impressão 3D, deixando uma pequena folga para o crush block deslizar dentro do tubo. Você adicionará os furos que atravessam o crush block após modelar o gancho.

Desenhe o sketch do gancho (hook). Preste atenção às relações geométricas no documento de soluções.

Faça a extrusão do gancho e, em seguida, extrude os furos de montagem para cortar o tubo e o crush block. Adicione também o espaçador do gancho.

Modele o espaçador impresso em 3D do gancho. Com o sketch imprinting ativado, só precisamos desenhar a linha divisória de onde o bloco impresso em 3D começa. Não é necessário usar o recurso Use para copiar o contorno do gancho no sketch.

Esboce a placa de montagem da gearbox na face externa do tubo. Deve haver um pequeno vão de 0,01” entre os espaçadores de aperto de 3/8” e o tubo para garantir que a gearbox seja montada e fixada firmemente por pressão. O círculo de construção de 13,75 mm representa o carretel rounded hex (spool). Um furo será posicionado sobre o ponto no lado esquerdo da placa.

Esboce a corda de descida criando uma linha tangente ao carretel rounded hex. Observe que usaremos essa linha para criar uma varredura (sweep) da corda; portanto, essa linha não pode ser de construção.

Faça a extrusão da placa. Esta placa não receberá alívio (pocketing) para que a superfície comprimida contra o tubo distribua a pressão de fixação uniformemente. Opcionalmente, você poderia aliviar parcialmente deixando 1/16” de espessura de material no lado apoiado contra o tubo.

Adicione um furo com rosca 10-32 para o parafuso rosqueado diretamente na chapa da gearbox e, em seguida, espelhe a placa para o outro lado.

Modele o espaçador da gearbox e o eixo.

Use o mate connector na ponta da linha da corda para criar um sketch de um círculo de 3 mm alinhado ao centro do eixo.

Faça a varredura (sweep) do círculo ao longo da linha vertical da gearbox para gerar o modelo 3D da corda.

Finalize o part studio nomeando suas features e agrupando-as em pastas. Atribua também os materiais de acordo com o modelo de referência.

Instruções de Montagem (Assembly)

Em seguida, navegue até a aba “Exercise #4 Assembly” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para concluir este exercício.

Montagem final.

Insira os componentes do climber e agrupe via Group Mate somente os componentes do estágio base com o Origin Cube. Fazemos isso porque o estágio interno precisa se movimentar em relação ao estágio base, portanto não podemos agrupá-los todos juntos.

Fixe os componentes do estágio interno uns aos outros com Fasten Mate.

Insira e fixe os blocos de rolamento WCP GreyT a partir do documento do telescópio WCP GreyT ou da FRCDesignLib.

Use dois mates do tipo Slider para restringir o estágio interno. Ao usar dois slider mates (um para a base e outro para o topo), o curso do estágio interno se torna paramétrico em relação a variações de comprimento do estágio base, dispensando a necessidade de definir um limite de curso manualmente.

Fixe o espaçador e replique-o. Insira e fixe o rolamento do eixo na placa e no eixo. Observe que precisamos de apenas um rolamento na placa, pois a gearbox MAXPlanetary já possui um rolamento na sua saída e não queremos hiper-restringir o eixo.

Insira e fixe a gearbox MAXPlanetary e o motor NEO Vortex a partir da FRCDesignLib. Utilizaremos a saída de 90 graus com redução de 25:1.

Insira, monte e replique todos os fixadores necessários.

Detalhe aproximado do parafuso usado para travar a posição da gearbox. Esse parafuso impede que a caixa deslize para cima ou para baixo.

Finalize sua montagem organizando as peças em pastas e nomeando suas replicações.

Montagem final.

Insira os componentes do climber e agrupe via Group Mate somente os componentes do estágio base com o Origin Cube. Fazemos isso porque o estágio interno precisa se movimentar em relação ao estágio base, portanto não podemos agrupá-los todos juntos.

Fixe os componentes do estágio interno uns aos outros com Fasten Mate.

Insira e fixe os blocos de rolamento WCP GreyT a partir do documento do telescópio WCP GreyT ou da FRCDesignLib.

Use dois mates do tipo Slider para restringir o estágio interno. Ao usar dois slider mates (um para a base e outro para o topo), o curso do estágio interno se torna paramétrico em relação a variações de comprimento do estágio base, dispensando a necessidade de definir um limite de curso manualmente.

Fixe o espaçador e replique-o. Insira e fixe o rolamento do eixo na placa e no eixo. Observe que precisamos de apenas um rolamento na placa, pois a gearbox MAXPlanetary já possui um rolamento na sua saída e não queremos hiper-restringir o eixo.

Insira e fixe a gearbox MAXPlanetary e o motor NEO Vortex a partir da FRCDesignLib. Utilizaremos a saída de 90 graus com redução de 25:1.

Insira, monte e replique todos os fixadores necessários.

Detalhe aproximado do parafuso usado para travar a posição da gearbox. Esse parafuso impede que a caixa deslize para cima ou para baixo.

Finalize sua montagem organizando as peças em pastas e nomeando suas replicações.

Verificação

Certifique-se de que você e/ou um membro/mentor mais experiente da sua equipe façam uma revisão do seu CAD! Sua montagem deve ter 27 instâncias.

Vistas de Seção (Section Views)

As vistas de seção são uma ferramenta extremamente útil que permite revelar os detalhes internos de uma peça ou montagem cortando o modelo ao longo de um plano definido. Você pode selecionar um plano, face plana, cilindro, cone ou mate connector como plano de corte. Também é possível optar por incluir ou excluir peças específicas do corte da seção.

Criando uma Vista de Seção

Criando uma vista de seção para visualizar com clareza o parafuso de travamento interno.